14.2热机的效率
一、选择题
1.关于热机，下列说法中正确的是
A.效率越高的热机功率也越大
B.汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式也相同
C.汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源
D.使用热值高的燃料可提高热机的效率
【答案】C
【解析】A.热机的效率与热机功率无关，二者是两个不同的概念，故A错误；
B.汽油机是点燃式，柴油机是压燃式，故B错误；
C.汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源，故C正确；
D.热机的效率与燃料的热值没有关系，提高燃料的利用率是提高热机效率的关键，故D错误。
故选C。
2.下列估算最接近实际的是
A.若将10个干电池并联起来，电压是15V
B.一般情况下，纯水不可以导电，橡胶的绝緣能力比铜强
C.奔驰轿车发动机的效率达
D.对人体的安全电压是36V
【答案】B
【解析】解：
A.因并联电路中各支路两端的电压相等且一节干电池的电压为，所以将10个干电池并联起来后其电压是，故A错误；
B.一般情况下，纯水是绝缘体不可以导电，橡胶的绝緣能力比铜强，故B正确；
C.热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不会达到，故C错误；
D.对人体安全的电压是“不高于36V”，而不是36V，故D错误。
故选：B。
并联电路中各支路两端的电压相等，一节干电池的电压为；
容易导电的物体叫导体，不容易导电的物体叫绝缘体；
任何能量转化过程都伴随能量的损失，所以转化效率不可能达到；
对人体的安全电压是不高于36V。
本题考查了并联电路的电压特点和常见物质的导电能力、热机效率、安全电压的理解与掌握，是一道基础题目。
3.甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是(
)
A.甲热机比乙热机做的有用功少
B.甲热机比乙热机消耗的燃料多
C.在做有用功相同的条件下，甲消耗的燃料多
D.在做有用功相同的条件下，甲损失的能量比乙少
【答案】C
【解析】甲、乙两台热机中甲的效率比乙的低，指的是做相同的有用功时，乙做的总功少，即消耗的燃料少，甲损失的能量比乙多。
故答案为：C。
热机的效率是指热机所做的有用功与消耗燃料放出的热量的比值，即做相同的有用功时，效率高的热机做功时，损失的能量少，消耗的燃料较少。
4.下列关于热值的说法正确的是(
)
A.燃料燃烧越充分热值越大
B.2kg的煤完全燃烧比1kg的煤完全燃烧热值大
C.1kg煤燃烧放出3×105J的热量，则煤的热值为3×105J/kg
D.热值是燃料的一种属性与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同
【答案】D
【解析】燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故AB错误；由于不确定燃料是否完全燃烧，故C错误；热值是燃料的一种特性与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同，D说法正确。故选D。
5.酒精灯内的酒精用去了一半，剩下的一半(
)
A.比热容、热值均变为原来的一半
B.比热容、热值均不变
C.比热容不变，热值变为原来一半
D.热值不变，比热容变为原来一半
【答案】B
【解析】解：酒精的比热容、热值两个物理量，都是表示酒精的某种特性；是从不同的角度来描述酒精的特性，只与物质的种类和状态有关，与质量无关；一瓶酒精用去一半，则剩下的酒精的比热容、热值不变.
故选B.
6.为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是(
)
A.尽量使燃料充分燃烧
B.尽量减少热机部件间的摩擦
C.尽量减少废气带走的热量
D.尽量增加热机的工作时间
【答案】D。
【解析】解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。所以减少热量的损失可以提高热机的效率。所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率。
增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率。
7.古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是(
)
A.增大可燃物物的热值
B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物完全燃烧
D.提高了可燃物的利用率
【答案】D
【解析】A.可燃物的热值一般不会改变，A不符合题意；B.可燃物的着火点一般不会发生变化，B不符合题意；CD.可燃物架空一些，可使空气容易进入而增大可燃物与空气的接触面，使燃烧更完全，燃烧更旺，从而提高可燃物的利用率，但无法保证做到完全燃烧，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
燃料松散可以充分燃烧.
8.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，下列说法正确的是(
)
A.比较不同液体的比热容，可以选择甲乙两图
B.比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图
C.比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图
D.比较不同燃料的热值，可以选择甲乙两图
【答案】D。
【解析】解：
AB、为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，故AB错误；
CD、为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验，故C错误，D正确。
9.如图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为(
)
A.η＝×100%
B.η＝×100%
C.η＝×100%
D.η＝×100%
【答案】B。
【解析】解：由能流图可知：
燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，
所以内燃机的效率可表示为η＝×100%＝×100%。
10.一台柴油机，一定质量的柴油完全燃烧时，放出了7.5×108J的热量，其中有4.5×108J的能量以各种形式损失掉了，可知该柴油机的效率是(
)
A.30%
B.40%
C.48%
D.60%
【答案】B。
【解析】解：柴油机有效利用的能量为：E有用＝7.5×108J﹣4.5×108J＝3.0×108J
该柴油机的效率为：η＝
11.燃烧煤炭易造成环境污染，氢是一种自然界中储量巨大的清洁能源。已知：无烟煤的热值是，氢的热值是下列说法正确的是
A.燃烧1kg的无烟煤，放出的热量为
B.完全燃烧1kg的氢，放出的热量为
C.1kg的氢和无烟煤均完全燃烧，氢放出的热量为无烟煤的四倍以上
D.氢和无烟煤均完全燃烧，放出相同的热量，氢的质量为无烟煤的两倍以上
【答案】C
【解析】A.完全燃烧1kg的无烟煤，放出的热量为，故A错误；
B.完全燃烧1kg的氢，放出的热量为，故B错误；
C.1kg的氢和无烟煤均完全燃烧，氢放出的热量为无烟煤的倍，故C正确；
D.氢的热值为无烟煤热值的倍，所以氢和无烟煤均完全燃烧，放出相同的热量，氢的质量为无烟煤的，故D错误。
故选C。
12.如图，是酒精灯给试管中的水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，下列说法正确的是(
)
A.酒精灯中酒精的质量越大，酒精的热值越大
B.酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收
C.试管中水的内能是通过热传递的方式增加的
D.橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能的过程.
【答案】C【解析】解：A、燃料的热值仅与燃料的种类有关，燃料的质量无关，故A错误；
B、酒精燃烧放出的热量要散失到空气中一部分，被试管吸收一部分，所以酒精燃烧放出的热量不能全部被试管中的水吸收，故B错误；
C、加热过程中，通过热传递的方式增加水的内能，故C正确.
D、塞子冲出时，是试管内气体的内能转化为塞子增加的机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，故D错误.
故选C.
二、填空题
13.汽油的热值为4.6×107J/kg，它的物理含义是完全燃烧
的汽油，放出的热量为4.6×107J。
【答案】1kg。
【解析】解：汽油的热值是4.6×107J/Kg，其物理意义是：质量为1kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J。
14.小明用燃气灶把质量为12kg初温为20℃的水加热到100℃，燃烧掉0.42m3的天然气，则燃烧的天然气放出的热量是 ??
J，燃气灶的热效率是 ??
.(天然气的热值是3.2×107J/m3)
【答案】1.344×10730%
15.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】1.2×107；不变
【解析】(1)由Q放＝mq可得，干木柴的热值：q＝＝＝1.2×107J/kg；(2)用掉一半后,干木柴的热值仍为1.2×107J/kg.
故答案为：1.2×107；不变.
由Q放＝mq可得燃料的热值；热值是燃料的特性,其大小与燃料的质量无关.
16.我市部分公交车已使用天然气来代替燃油.某公交车在一段时间内消耗了420g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出热量________J，若天然气烧水时的效率是80%，这些热量可使40kg的水由30℃升高到________℃.(天然气的热值为4.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)，当时大气压为1个标准大气压)
【答案】1.68×107；100
【解析】解：(1)消耗420g天燃气释放的热量：Q=mq=0.42kg×4.0×107J/kg=1.68×107J；(2)由题知，Q吸=80%Q放=80%×1.68×107J=1.344×107J，由Q吸=cm(t﹣t0)，可得，1.344×107J=4.2×103J/(kg?℃)×40kg×(t﹣30℃)，解得t=114℃，因为当时气压为1标准大气压，故这些热量可使40kg的水由30℃升高到100℃将不再升高.
故答案为：1.68×107；100.
17.如表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg.
干木柴
无烟煤
酒精
煤油
氢气
1.2×107
3.4×107
3.0×107
4.6×107
1.4×108
那么完全燃烧1g的酒精可放出热量________J.放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量之比是________。
【答案】3×104；35：3
【解析】解：完全燃烧1g的酒精可放出热量：Q放＝mq酒精＝1×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝3×104J；
根据Q放＝mq可知，在放出热量相同时，消耗燃料的质量与热值成反比，
故完全燃烧干木柴与氢气的质量之比：
m木柴：m氢气＝q氢气：q木柴＝1.4×108J/kg：1.2×107J/kg＝35：3。
故答案为：3×104；35：3。
利用Q放＝mq酒精求得完全燃烧1g的酒精可放出热量，再利用Q放＝mq可知完全燃烧干木柴与氢气的质量之比.
三、解答题
18.某家庭需要将50kg、10℃的水加热到50℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧热水时，需要燃烧0.8kg的煤气.己知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容为c=4.2×103J/(kg?℃).求：
(1)把50kg、10℃的水加热到50℃需吸收的热量；
(2)0.8kg的煤气完全燃烧时放出的热量；
(3)煤气灶烧水的效率.
【答案】(1)解：水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×50kg×(50℃﹣10℃)=8.4×106J
(2)解：0.8kg煤气完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=0.8kg×4.2×107J/kg=3.36×107J
(3)解：煤气灶烧水的效率：
η=×100%=×100%=25%
19.小芳家浴室里使用天然气提供热水。已知水进入热水器前的温度是，洗澡时热水器输出热水的温度设定为，如果小芳洗一次澡用热水，水的比热容是求：
所用热水的质量为多少？
这些水从热水器中吸收多少热量？
若天然气完全燃烧释放热量的被水吸收，则需要消耗多少立方米的天然气？天然气的热值
【答案】解：
由可得，
热水的质量：；
热水吸收的热量：
；
天然气完全燃烧释放热量：
，
由，可得，
需要天然气的体积：
。
答：所用热水的质量为60kg；
水从热水器中吸收的热量；
若天然气完全燃烧释放热量的被水吸收，需要消耗的天然气。
【解析】由可以求出热水的质量；
由可以求出热水吸收的热量；
据热水吸收的热量和天然气完全燃烧释放热量的吸收率，可得出天然气释放的热量，再利用就能计算出天然气的体积。
此题是一综合型的题目，涉及的力学、热学，包括质量的计算、热量的计算等，考查学生的综合应用能力及应用物理知识解决实际问题的能力，体现了物理与生活相联系的思想，属于中档题。
20.福建新龙马汽车有限公司是一家大型的专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5km，受到的平均阻力是，消耗燃油假设燃油完全燃烧。若燃油的热值，求：
专用车牵引力所做的功；
燃油放出的热量；
该专用车的热机效率。
【答案】解：
因为专用车匀速行驶，在水平方向上受平衡力的作用，
所以。
牵引力所做的功：
；
消耗燃油的质量：，
燃油完全燃烧放出的热量：
；
该专用车的热机效率：
。
答：专用车牵引力所做的功为；
燃油完全燃烧放出的热量为；
该专用车的热机效率是。
【解析】专用车匀速运动，车受到的牵引力和阻力为一对平衡力，知道阻力可求牵引力大小；又知道车行驶的路程，利用求专用车牵引力所做的功有用能量；
已知燃油的热值和燃油的质量，利用燃料完全燃烧放热公式求燃油放出的热量总能量；
利用效率公式求该专用车的热机效率。
本题涉及的物理知识多，有力学知识二力的平衡、力做功，热学知识热量的计算以及效率等知识点，学生要熟练掌握物理公式，并灵活的运用到计算中去。
21.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是100mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为，飞轮lmin转动3600周，当汽油机满负荷工作时不计摩擦，若1min消耗汽油。汽油的密度；汽油的热值为。
求：做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
汽油机的功率.
该汽油机的效率.
【答案】解：燃气对活塞的平均压力：；
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：；
曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动3600周，要做功1800次，所以；
该汽油机1min消耗汽油质量：，
该汽油机的效率：。
答：做功冲程中燃气对活塞的平均压力是5400N；
一个做功冲程中燃气对活塞做的功是540J；
汽油机的功率是16200W；
该汽油机的效率。
【解析】本题考查了压强公式，功的公式，功率公式的掌握和应用，以及学生对汽油机效率公式的熟练掌握，本题的综合能力较强，是一道好题。
热机工作时的压力和燃气的压强和活塞的面积有关，做功的多少和燃气的平均压力和做功的距离有关，计算功率要在对应的时间内计算做功的多少，计算效率也应是在对应的时间内燃料完全燃烧放出的热量和做的功。14.2热机的效率
一、选择题
1.关于热机，下列说法中正确的是
A.效率越高的热机功率也越大
B.汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式也相同
C.汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源
D.使用热值高的燃料可提高热机的效率
2.下列估算最接近实际的是
A.若将10个干电池并联起来，电压是15V
B.一般情况下，纯水不可以导电，橡胶的绝緣能力比铜强
C.奔驰轿车发动机的效率达
D.对人体的安全电压是36V
3.甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是(
)
A.甲热机比乙热机做的有用功少
B.甲热机比乙热机消耗的燃料多
C.在做有用功相同的条件下，甲消耗的燃料多
D.在做有用功相同的条件下，甲损失的能量比乙少
4.下列关于热值的说法正确的是(
)
A.燃料燃烧越充分热值越大
B.2kg的煤完全燃烧比1kg的煤完全燃烧热值大
C.1kg煤燃烧放出3×105J的热量，则煤的热值为3×105J/kg
D.热值是燃料的一种属性与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同
5.酒精灯内的酒精用去了一半，剩下的一半(
)
A.比热容、热值均变为原来的一半
B.比热容、热值均不变
C.比热容不变，热值变为原来一半
D.热值不变，比热容变为原来一半
6.为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是(
)
A.尽量使燃料充分燃烧
B.尽量减少热机部件间的摩擦
C.尽量减少废气带走的热量
D.尽量增加热机的工作时间
7.古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是(
)
A.增大可燃物物的热值
B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物完全燃烧
D.提高了可燃物的利用率
8.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，下列说法正确的是(
)
A.比较不同液体的比热容，可以选择甲乙两图
B.比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图
C.比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图
D.比较不同燃料的热值，可以选择甲乙两图
9.如图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为(
)
A.η＝×100%
B.η＝×100%
C.η＝×100%
D.η＝×100%
10.一台柴油机，一定质量的柴油完全燃烧时，放出了7.5×108J的热量，其中有4.5×108J的能量以各种形式损失掉了，可知该柴油机的效率是(
)
A.30%
B.40%
C.48%
D.60%
11.燃烧煤炭易造成环境污染，氢是一种自然界中储量巨大的清洁能源。已知：无烟煤的热值是，氢的热值是下列说法正确的是
A.燃烧1kg的无烟煤，放出的热量为
B.完全燃烧1kg的氢，放出的热量为
C.1kg的氢和无烟煤均完全燃烧，氢放出的热量为无烟煤的四倍以上
D.氢和无烟煤均完全燃烧，放出相同的热量，氢的质量为无烟煤的两倍以上
12.如图，是酒精灯给试管中的水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，下列说法正确的是(
)
A.酒精灯中酒精的质量越大，酒精的热值越大
B.酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收
C.试管中水的内能是通过热传递的方式增加的
D.橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能的过程.
二、填空题
13.汽油的热值为4.6×107J/kg，它的物理含义是完全燃烧
的汽油，放出的热量为4.6×107J。
14.小明用燃气灶把质量为12kg初温为20℃的水加热到100℃，燃烧掉0.42m3的天然气，则燃烧的天然气放出的热量是 ??
J，燃气灶的热效率是 ??
.(天然气的热值是3.2×107J/m3)
15.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将________(选填“变大”、“变小”或“不变”)
16.我市部分公交车已使用天然气来代替燃油.某公交车在一段时间内消耗了420g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出热量________J，若天然气烧水时的效率是80%，这些热量可使40kg的水由30℃升高到________℃.(天然气的热值为4.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)，当时大气压为1个标准大气压)
17.如表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg.
干木柴
无烟煤
酒精
煤油
氢气
1.2×107
3.4×107
3.0×107
4.6×107
1.4×108
那么完全燃烧1g的酒精可放出热量________J.放出相同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量之比是________。
三、解答题
18.某家庭需要将50kg、10℃的水加热到50℃作为生活用水，他们利用煤气灶烧热水时，需要燃烧0.8kg的煤气.己知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容为c=4.2×103J/(kg?℃).求：
(1)把50kg、10℃的水加热到50℃需吸收的热量；
(2)0.8kg的煤气完全燃烧时放出的热量；
(3)煤气灶烧水的效率.
19.小芳家浴室里使用天然气提供热水。已知水进入热水器前的温度是，洗澡时热水器输出热水的温度设定为，如果小芳洗一次澡用热水，水的比热容是求：
所用热水的质量为多少？
这些水从热水器中吸收多少热量？
若天然气完全燃烧释放热量的被水吸收，则需要消耗多少立方米的天然气？天然气的热值
20.福建新龙马汽车有限公司是一家大型的专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5km，受到的平均阻力是，消耗燃油假设燃油完全燃烧。若燃油的热值，求：
专用车牵引力所做的功；
燃油放出的热量；
该专用车的热机效率。
21.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是100mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为，飞轮lmin转动3600周，当汽油机满负荷工作时不计摩擦，若1min消耗汽油。汽油的密度；汽油的热值为。
求：做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
汽油机的功率.
该汽油机的效率.
